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结合自旋生热的高速角接触球轴承温度场及热—应力耦合分析

发布时间:2018-01-15 09:09

  本文关键词:结合自旋生热的高速角接触球轴承温度场及热—应力耦合分析 出处:《吉林大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:角接触球轴承是机械传动中承载并传递运动的重要支撑部件,广泛应用于制造装备业、航空航天等领域。由于现代机械的高速化发展,对轴承的整体性能提出了越来越高的要求。轴承内部的热问题是限制其使用性能的主要原因之一。若轴承摩擦生热过大将导致温度升高,进而引起润滑剂劣化、磨损加剧,甚至造成滚动接触表面烧伤,轴承损坏。而对于高速角接触轴承,滚珠自旋产生的相对滚道的滑动是产生摩擦和生热的重要因素,对轴承温度场具有显著影响。因此,建立参考自旋生热的轴承生热量计算模型,研究高速下轴承的温度场分布和热-应力耦合特性对分析轴承失效原因,指导轴承热设计尤为重要。本文在考虑自旋生热基础上围绕高速角接触球轴承的热力学特性,开展了以下工作:1)探讨了高速角接触球轴承的拟静力学分析和运动学分析方法,以SKF公司制造的218角接触球轴承为例,分析计算了不同工况下的接触角、接触载荷等力学参数及轴承公转、自转、自旋速度等运动学参数,为轴承的摩擦生热及温度场分析奠定基础。2)在拟静力学分析和运动学分析的基础上,研究了高速角接触球轴承摩擦生热计算模型。通过分析轴承内各生热因素,建立了结合自旋生热的轴承生热模型。并对自旋生热进行量化分析,其结果证明了高速轴承考虑自旋滑动生热的必要性。3)采用有限元分析软件ANSYS,建立了角接触球轴承有限元模型。首先进行静力学求解,通过对比赫兹理论解验证了模型正确性。在此基础上研究了轴承温度场分布规律及其影响因素,并进一步仿真模拟了轴承热-应力耦合场结果。本文的研究对高速角接触球轴承的精确热分析、预测轴承危险失效部位具有指导意义。
[Abstract]:Angular contact ball bearing is an important supporting part in mechanical transmission, which is widely used in manufacturing equipment industry, aerospace and other fields. Because of the high-speed development of modern machinery. The internal heat problem is one of the main reasons to limit the performance of bearing. If the friction heat of bearing is too large, it will lead to temperature rise, and then cause lubricant deterioration. For high speed angular contact bearing, the sliding of relative raceway produced by ball spin is an important factor of friction and heat generation. Therefore, the calculation model of heat generation of bearing with reference spin heat is established to study the temperature field distribution and thermal-stress coupling characteristics of bearing under high speed to analyze the failure reasons of bearing. It is very important to guide the thermal design of bearings. In this paper, the thermodynamic characteristics of high-speed angular contact ball bearings are considered on the basis of spin heat. The following work is carried out: (1) Quasi-statics analysis and kinematics analysis of high-speed angular contact ball bearings are discussed, taking 218 angular contact ball bearings manufactured by SKF Company as an example. The mechanical parameters such as contact angle, contact load and kinematics parameters such as rotation, rotation and spin velocity of the bearing are analyzed and calculated under different working conditions. It lays a foundation for the analysis of friction heat generation and temperature field of bearing. 2) on the basis of pseudostatics analysis and kinematics analysis. The friction heat generation model of high speed angular contact ball bearing is studied. By analyzing the factors of heat generation in bearing, the heat generation model of bearing combined with spin heat is established, and the spin heat is analyzed quantitatively. The results show that it is necessary for high-speed bearing to consider spin sliding heat. 3) the finite element model of angular contact ball bearing is established by using finite element analysis software ANSYS.First, the static solution is carried out. The correctness of the model is verified by comparing the Hertz theory, and the distribution of bearing temperature field and its influencing factors are studied. Furthermore, the results of thermal-stress coupling field are simulated and simulated. The research in this paper is of guiding significance for accurate thermal analysis of high-speed angular contact ball bearings and prediction of dangerous failure sites of bearings.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH133.33

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本文编号:1427683

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